总局广科院夏治平:重耕大塔资源的Lte 5G广播架构与国内外最新进展

12月20—22日,由工信部、国家广电总局、广东省政府联合主办,深圳市政府、无线电监测中心、中国无线电协会承办的2022中国无线电大会正式启动,在21日举行的“新技术、新视听、新动能”分论坛上,国家广播电视总局广播电视科学研究院教授级高工夏治平分享了《5G广播标准进展和组网应用试验》的一些情况,本文为DVBCN笔者依据线上直播结合个人理解而作。关于中国广电的5G NR广播情况本篇暂且省略了许多笔墨,可参看前一日的文章作以比较了解二者的区别(中国广电杨旭:48万700MHz基站建成,天然具备支撑5G NR广播功能)。

总局广科院夏治平:重耕大塔资源的Lte 5G广播架构与国内外最新进展-DVBCN

广播作为传统的技术,5G则是新兴的技术,两种技术的融合使得广播能焕发出新的活力。区别于中国广电强调的5G NR广播,本次夏治平着重介绍了5G广播的另一条技术路线——LTE 5G广播的具体架构及相关最新进展。

移动通信领域,新近的涉及广播的国际标准为2018年6月3GPP RAN#80所颁布的TR 38.913 v15.0.0,主要阐述了5G在广播业务方面的十大需求。由于4G广播 FeMBMS不满足单元半径100公里及250公里/小时高机动性的需求(“shall allow cell radii of up to 100 km”、“Mobility up to 250 km/h shall be supported”),因此LTE向5G广播演进时基于LTE的架构依然被保留了下来。

在RP-180668提案中,3GPP决定分两个独立的技术路线以实现5G广播,即在R16阶段研究制定LTE 5G广播标准,而在R17阶段研究制定5G NR组播广播标准。

关于这两种完全不同的5G广播架构,可通过技术路线对比来进一步了解:

1)LTE 5G广播

其是基于LTE物理层纯下行链路的专用广播模式,支持大塔大功率、单频网模式。

2)5G NR广播

其是基于NR物理层上下行链路都具备的组播和单播混合模式,能实现大小塔灵活部署,不支持大功率,也不支持单频网模式。

LTE 5G广播与5G NR广播二者的具体参数对比也是较为明显的,详情如图所示:

总局广科院夏治平:重耕大塔资源的Lte 5G广播架构与国内外最新进展-DVBCN

总局广科院夏治平:重耕大塔资源的Lte 5G广播架构与国内外最新进展-DVBCN

经过总局广科院对LTE 5G广播与DTMB BICM的谱效率比对研究,LTE 5G广播在AWGN、莱斯和瑞利信道方面具有性能优势,而DTMB则在TU6信道更胜一筹。但是夏治平也表示LTE 5G广播优势其实并不是体现在谱效率方面,由于DTMB作为第一代数字电视标准,而国际上的好些第二代标准如DVB-T2、ATSC3.0的谱效率都超过了DTMB,因此LTE 5G广播在谱效率方面并不如许多新的数字电视标准。至于LTE广播的真正的优势在哪里呢?那便是架构,特别是与5G的联系方面。

LTE 5G广播的国内外主要进展

关于LTE 5G广播的主要进展方面,在2018年6月3GPP通过了对LTE 5G广播在R-16的研究立项(RP-181342),到了2019年3月LTE 5G广播获得了在3GPP R-16的标准立项(RP-190732),随后在2021年6月LTE 5G广播又获得了在R-17(RP-211144)及R-18(RP-211145)的标准立项。

LTE 5G广播研究项目于2019年3月结项,已发布了3GPP TR 36.76 V16.0.0(Study on LTE-based 5G terrestrial broadcast),LTE 5G广播标准R-16项目则在2020年3月结项,已发布了3GPP TR 36.976 V16.0.0 (Overall Description of LTE-based 5G terrestrial broadcast)。LTE 5G广播标准R-17项目已在2022年3月结项,发布了3GPP TR 36.976 V17.0.0 (Overall Description of LTE-based 5G terrestrial broadcast),这也是目前关于LTE 5G广播标准最新的一个版本。

在3GPP LTE 5G广播标准发布后,欧广联(EBU)也对LTE 5G广播比较重视,在2020年12月欧洲的标准组织ETSI(欧洲电信标准化协会)完全采用了该标准(涉及标准号为ETSI TS103 720)。另外,LTE 5G广播作为标准提案于2020年进入到了日本总务省的考察范围。

我国在2018年已经成立了无线交互广播电视工作组,由广电总局广播电视科学研究院负责具体落实,工作中的成员包括中兴、华为、爱立信、三星、中科院、清华大学、上海交大等40余个产学研用的单位。2020年该工作中基于5G广播技术结合广电行业需求先期启动了12项5G广播技术标准研究,为构建5G广播电视标准体系奠定了基础。

自2019年10月起,广科院主导搭建的LTE 5G广播北京试验网通过中央电视塔、京广大厦、名人广场三个站点进行了组网发射试验,使用了罗德与施瓦茨的发射机,涉及频率为754MHz MBSFN,带宽为5MHz,接收机为无线架构。主要进行了包括北京市区的定点测试以及移动测试等,还开发了用于演示的APP,移动接收测试场景为70km/h时速的车内。在北京周边如河北涿州市、固安县、廊坊市、大厂县均能稳定接受5G广播信号,验证了其覆盖半径超过了50km。

国外对于LTE 5G广播还是较为积极的,像欧洲的英国BBC、德国巴伐利亚电视台、意大利广播电视公司、奥地利广播电视台、德国西南广播电视台、西班牙广播公司、法国电视台进行过了LTE 5G广播试验,还有美洲的,哥伦比亚ID:TOLO (电信研发机构)联合覆盖中美洲的哥伦比亚Abavision广播公司和当地传媒公司Mediamane,在2020年利用5G广播进行了地面广播电视的验证试验。

2021年欧洲DVB批准了新一代标准DVB-I基于5G的商业需求。基于5G的DVB技术有望使广播内容和服务提供商能够访问移动设备,与可安装程序进行接口衔接,以5G为传输网分配给其他类型的接收器,这些需求要求相关规范支持基于R-16的不同5G操作模式,包括LTE 5G广播、5G单播媒体流,在这两种模式下提供一致的服务体验以及混合的DVB-I服务。对此,夏治平认为欧洲的DVB-I代表了5G广播应用的一种趋势。

值得注意的是,其实今年(2022年)9月ITU-R SG6会议上已通过了在BT.2016建议书、BT.2295报告书、BT.2049报告书中增加了对System N以及System L的提案,这也意味着LTE 5G广播与5G NR广播两种技术路线的5G广播都将成为广播电视行业的国际标准。

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